dxdt.blog: занимательный интернет-журнал

Типовая спутниковая навигационная система (GNSS, типовой пример – GPS) работает в модели, когда приёмник “смотрит” на спутники, а спутники – приёмник не видят: спутники лишь излучают сигнал с метками. Приёмник, на основании полученных данных о местоположении спутников, определяет собственное положение в пространстве (относительно спутниковой системы координат, естественно).

Такой подход выглядит пассивным, в том смысле, что приёмник только принимает сигнал, но никак не участвует в формировании навигационного поля: не передаёт запросов, не отвечает подтверждениями. То есть, в теории, если считать, что GPS-приёмник полностью пассивный (это не всегда так с приёмниками радиосигналов), то схема получается достаточно скрытной: собственные координаты поступают, но не уходят – нельзя узнать положение приёмника (через навигационную систему). Но координаты нужно вычислять, и делать это нужно относительно того, как “видны” спутники с точки зрения приёмника (его антенны/антенн, если говорить совсем строго). Это сопряжено с проблемами спуфинга и помехопостановки: приёмник может принимать дефектный/поддельный сигнал, не принимать ничего вовсе, кроме помех, а сама внешняя система – не знает про такую ситуацию конкретного приёмника, поэтому никак не может содействовать в улучшении его сигнального положения (например, в сетях мобильной связи с условным обозначением 5G, это не так – зная положение приёмника и его “электромагнитную ситуацию”, можно резервировать лучи для этого прёмника).

Вообще, вспоминая сети подвижной радиосвязи, можно представить источник навигационной информации уровня GNSS, работающий по схеме, обратной к только что описанной, но при этом всё равно “пассивной” для потребителя – “только на приём”. Местоположение потребителя геолокации определяет сеть, а потом передаёт этому потребителю его координаты, как они видны с точки зрения сети, в готовом виде. Вот только местоположение потребителя определяется не по исходящему от него специальному радиосигналу, а по сопутствующим признакам: визуально, по возмущениям вокруг, по помехам, источником которых является этот потребитель, ещё как-то.

Например, представьте, что у нас есть много космических спутников на низкой орбите и некоторый летательный аппарат в атмосфере, который нуждается в коррекции своих коордиант. Часть спутников видит этот аппарат, потому что, предположим, спутники как раз предназначены для наблюдения за такими летательными аппаратами и оснащены ИК-сенсорами, телескопами и радарами. Теперь эти спутники вычисляют географические координаты той точки, где видят аппарат, и передают их в сторону аппарата, например, по радио (но тут возможны и варианты – см. ниже). Естественно, это просто вариант давно и широко известной коррекции “по месту”, которая выполняется специальным наблюдателем. Только тут всё автоматическое и работает на базе сети спутников.

Что поменялось? Исходная система-источник геопривязки осталась спутниковой (это важно – спутники могут покрывать сигналом всю территорию Земли), аппарат остался с приёмником, но теперь приёмник получает сразу координаты, их не нужно вычислять, и это координаты с точки зрения внешней навигационной системы. Этой внешней системе гораздо сложнее поставить помеху с земли, а тем более, “подспуфить” сигнал. Но, как и в исходном варианте, можно задавить помехой нисходящий канал на стороне приёмника – последний не сможет принимать координаты, поступающие из внешней системы. Другое дело, что для передачи координат достаточно канала с малой пропускной способностью, и не требуется целая схема кодов для передачи “таймингов” с наносекундной точностью.

Заметьте, впрочем, что синхронное время всё равно требуется: иначе не получится определить задержку, чтобы задать отставание видимых внешних координат от реальных локальных. Но, во-первых, создать очень устойчивый к помехам канал для низкоскоростной передачи данных от распределённой космической системы в сторону приёмника с известными координатами – несколько проще, чем сконструировать сравнимый по помехозащищённости универсальный сигнал для универсального же приёма без привязки к координатам. Во-вторых, передавать координаты опять могут несколько спутников, выделенных специально для этого, но результат приёма сигнала от каждого из спутников уже не будет влиять на определение координат, как в случае “обычной” GNSS. Так что требования к точности синхронизации часов – ниже. В обычной GNSS потеря сигнала от одного спутника может полностью изменить общую картину и точность, – в том числе, можно потерять синхронное время, – в описанной же схеме со “скачиванием” собственных координат – достаточно получить их от одного любого спутника системы. Так что общая устойчивость явно улучшается. Самое занятное, что геолокационные сведения могут транслироваться на некоторый прокси-узел, который уже передаст их непосредственно получателю по оптической связи – это, например, та или иная лазерная система: атмосферная или даже волоконная. Подобные оптические системы хорошо защищены и от помех, и от прослушивания.

Вообще, что касается прослушивания, то вряд ли можно отнести к полезным эффектам онлайн-трансляцию координат наблюдаемых системой аппаратов в открытый эфир. Прочитать координаты может всякий, а не только приёмник на аппарате, которому эти данные адресованы. Да, тут необходимо использовать криптографические методы защиты: если приёмник и внешняя навигационная система согласовали общий секрет, то данные можно зашифровать. Вот только для динамического согласования без предрварительного распределения ключей потребуется передача данных от приёмника в сторону навигационной системы, а это полностью уничтожает “пассивные свойства”, когда потребитель навигации работает только на приём. Если же ключи раздавать по приёмникам заранее, то, в дополнение к технической проблеме надёжного распределения ключей, получаем административную проблему возможной утечки. Но, так или иначе, можно устроить криптографическую часть так, что, если ключи индивидуальные, то утечка конкретного ключа приводит лишь к компрометации онлайн-координат конкретного приёмника. А вот от демаскирующего эффекта направленного радиосигнала, транслируемого в сторону приёмника со спутников – отделаться посложнее. Однако, имея секретные ключи, и тут можно применить сигнальную схему с весьма малой вероятностью обнаружения.

Адрес записки: https://dxdt.blog/2026/03/08/17542/